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Ein Spannungsvergleicher ist eine elektronische Schaltung, die zwei Eingangsspannungen vergleicht und Ihnen mitteilt, welcher der beiden Werte größer ist. Es ist einfach, einen Spannungsvergleicher von einem Operationsverstärker zu erzeugen, da die Polarität der Ausgangsschaltung des Operationsverstärkers von der Polarität der Differenz zwischen den zwei Eingangsspannungen abhängt.
Nehmen wir an, Sie haben eine Fotozelle, die bei voller Sonneneinstrahlung 0, 5 V erzeugt, und Sie möchten diese Fotozelle als Sensor verwenden, um festzustellen, wann es hell ist. Sie können einen Spannungsvergleicher verwenden, um die Spannung der Fotozelle mit einer Referenzspannung von 0,5 V zu vergleichen, um festzustellen, ob die Sonne scheint oder nicht.
In der Spannungsvergleicherschaltung wird zuerst eine Referenzspannung an den invertierenden Eingang angelegt (V - ); dann wird die mit der Referenzspannung zu vergleichende Spannung an den nichtinvertierenden Eingang angelegt. Die Ausgangsspannung hängt wie folgt vom Wert der Eingangsspannung in Bezug auf die Referenzspannung ab:
| Eingangsspannung | Ausgangsspannung |
|---|---|
| Kleiner als die Referenzspannung | Negativ |
| Gleich der Referenzspannung | Null |
| Größer als die Referenzspannung | Positiv < Beachten Sie, dass der Spannungspegel sowohl für die positive als auch für die negative Ausgangsspannung etwa 1 V unter der Stromversorgung liegt. Wenn also die Betriebsspannung des Operationsverstärkers 9 V beträgt, beträgt die Ausgangsspannung +8 V, wenn die Eingangsspannung größer als die Bezugsspannung ist, 0 V, wenn die Eingangsspannung gleich der Bezugsspannung ist, und -8 V, wenn die Eingangsspannung ist kleiner als die Referenzspannung. |
Um einen Spannungskomparator zu erstellen, der einen positiven Spannungsausgang erzeugt, wenn die Eingangsspannung
kleiner als ist, legen Sie die Referenzspannung an den invertierenden Eingang (V - ) an. und die Eingangsspannung wird an den nichtinvertierenden Eingang (V + ) angelegt. Die letzte Spannungsvergleicherschaltung, über die Sie Bescheid wissen sollten, ist der
Fensterkomparator, , der Sie darüber informiert, ob die Eingangsspannung in einen bestimmten Bereich fällt. Ein Fensterkomparator benötigt drei Eingänge: eine niedrige Referenzspannung, eine hohe Referenzspannung und eine Eingangsspannung. Der Ausgang des Fensterkomparators ist nur dann eine positive Spannung, wenn die Eingangsspannung größer als die niedrige Referenzspannung und kleiner als die hohe Referenzspannung ist.Wenn die Eingangsspannung kleiner als die niedrige Referenzspannung ist, ist der Ausgang Null. Wenn die Eingangsspannung größer als die hohe Referenzspannung ist, ist der Ausgang ebenfalls gleich Null.
Sie benötigen zwei Operationsverstärker, um einen Fensterkomparator zu erstellen. Ein Operationsverstärker ist so konfiguriert, dass er nur dann eine positive Ausgangsspannung erzeugt, wenn der Eingang größer ist als die niedrige Referenzspannung (V
REF (LOW) ). Der andere Operationsverstärker ist so konfiguriert, dass er nur dann eine positive Ausgangsspannung erzeugt, wenn der Eingang kleiner als die hohe Referenzspannung ist (V REF (HIGH) ). Die Eingangsspannung ist an beide Operationsverstärker angeschlossen. Die Ausgangsspannung wird über Dioden gesendet, um nur positive Spannung zuzulassen, und dann kombiniert. Der resultierende Ausgang hat nur positive Spannung, wenn die Eingangsspannung zwischen die niedrige und die hohe Referenzspannung fällt.
Beachten Sie, dass die Stromversorgungsanschlüsse nicht für jeden Operationsverstärker im Stromkreis getrennt dargestellt werden. Es ist üblich, die Stromversorgungsanschlüsse wegzulassen, wenn mehrere Operationsverstärker in einer einzigen Schaltung verwendet werden. Wenn die Stromversorgungsanschlüsse für alle Operationsverstärker gezeigt würden, würden die Stromversorgungsanschlüsse den Schaltplan unnötig komplizieren.
